2019-2020年高二人教版物理選修3-2練習(xí)冊(cè)：特色專題訓(xùn)練1含答案一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，有的有多個(gè)選項(xiàng)符合題意，全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，選錯(cuò)或不答的得0分)1如圖Z11所示，將一個(gè)矩形線圈ABCD放在一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線圈平面平行于磁感線，則下列情況中，線圈中有感應(yīng)電流產(chǎn)生的是()圖Z11A當(dāng)矩形線圈做平行于磁感線的平動(dòng)時(shí)B當(dāng)矩形線圈做垂直于磁感線的平動(dòng)時(shí)C當(dāng)矩形線圈繞AB邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)D當(dāng)矩形線圈繞BC邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)2(多選)在如圖Z12所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻r不能忽略R1和R2是兩個(gè)定值電阻，L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈開關(guān)S原來(lái)是斷開的，從閉合開關(guān)S到電路中電流達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)，通過(guò)R1的電流I1和通過(guò)R2的電流I2的變化情況分別是()圖Z12AI1開始較大，而后逐漸變小BI1開始很小，而后逐漸變大CI2開始很小，而后逐漸變大DI2開始較大，而后逐漸變小3如圖Z13所示，光滑絕緣水平面上有一個(gè)矩形線圈沿水平方向進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，線圈全部進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，其動(dòng)能恰好等于它在磁場(chǎng)外面時(shí)的一半，設(shè)磁場(chǎng)寬度大于線圈寬度，那么()圖Z13A線圈恰好在剛離開磁場(chǎng)的地方停下B線圈在磁場(chǎng)中某位置停下C線圈在未完全離開磁場(chǎng)時(shí)即已停下D線圈完全離開磁場(chǎng)以后仍能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)停下來(lái)4(多選)如圖Z14所示，先后以恒定的速度v1和v2把一個(gè)正方形線圈水平拉出有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，且v12v2，則在先后兩種情況下()圖Z14A線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)之比E1E221B線圈中的感應(yīng)電流之比I1I212C線圈中產(chǎn)生的熱量之比Q1Q214D通過(guò)線圈某截面的電荷量之比q1q2115(多選)如圖Z15所示，在垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域中有一個(gè)用均勻?qū)Ь€制成的單匝直角三角形線框現(xiàn)用外力使線框以恒定的速度v沿垂直于磁場(chǎng)的方向向右運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中線框的AB邊始終與磁場(chǎng)的右邊界平行已知ABBCl，線框的總電阻為R.則線框離開磁場(chǎng)的過(guò)程中()圖Z15A線框中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間均勻增大B通過(guò)線框截面的電荷量為C線框所受外力的最大值為D線框的熱功率與時(shí)間成正比6(多選)如圖Z16所示，豎直平面內(nèi)的虛線上方有一個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)，從虛線下方豎直上拋一個(gè)正方形線圈，線圈越過(guò)虛線進(jìn)入磁場(chǎng)，最后又落回原處，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中線圈平面保持在豎直平面內(nèi)，不計(jì)空氣阻力，則() 圖Z16A上升過(guò)程中克服安培力做的功大于下降過(guò)程中克服安培力做的功B上升過(guò)程中克服安培力做的功等于下降過(guò)程中克服安培力做的功C上升過(guò)程中克服重力做功的平均功率大于下降過(guò)程中重力做功的平均功率D上升過(guò)程中克服重力做功的平均功率等于下降過(guò)程中重力做功的平均功率7(多選)如圖Z17所示，不計(jì)電阻的平行金屬導(dǎo)軌ab、cd豎直放置，上端接有電阻R，ef是一根電阻可不計(jì)的水平放置的導(dǎo)體棒，質(zhì)量為m，棒的兩端分別與ab、cd保持良好接觸，且能沿導(dǎo)軌無(wú)摩擦下滑，整個(gè)裝置放在與導(dǎo)軌垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體棒ef由靜止下滑一段時(shí)間后閉合開關(guān)S，則S閉合后()圖Z17A導(dǎo)體棒ef的加速度可能大于gB導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于gC導(dǎo)體棒ef最終的速度隨S閉合時(shí)刻的不同而不同D導(dǎo)體棒ef的機(jī)械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的熱量之和一定守恒8圖Z18中電感線圈L的直流電阻為RL，小燈泡的電阻為R，小量程電流表G1、G2的內(nèi)阻不計(jì)當(dāng)開關(guān)S閉合且電流達(dá)到穩(wěn)定后，電流表G1、G2的指針均偏向右側(cè)(電流表的零刻度在表盤的中央)，則當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()圖Z18AG1、G2的指針都立即回到零點(diǎn)BG1緩慢回到零點(diǎn)，G2立即左偏，然后緩慢回到零點(diǎn)CG1立即回到零點(diǎn)，G2緩慢回到零點(diǎn)DG2立即回到零點(diǎn)，G1緩慢回到零點(diǎn)9閉合矩形導(dǎo)線框的質(zhì)量可以忽略不計(jì)，將它從如圖Z19所示的位置向右勻速拉出勻強(qiáng)磁場(chǎng)若第一次用0.3 s將其拉出，外力所做的功為W1，通過(guò)導(dǎo)線框橫截面的電荷量為q1；第二次用0.9 s將其拉出，外力所做的功為W2，通過(guò)導(dǎo)線框橫截面的電荷量為q2.則() 圖Z19AW1<W2，q1<q2 BW1<W2，q1q2CW1>W2，q1q2 DW1>W2，q1>q210如圖Z110所示，在虛線空間內(nèi)有一對(duì)彼此平行的金屬導(dǎo)軌，間距為L(zhǎng)，與水平面的夾角為，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，在虛線空間內(nèi)同時(shí)分布著垂直于導(dǎo)軌平面向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)導(dǎo)軌的下端接定值電阻R，上端通過(guò)導(dǎo)線與一對(duì)豎直放置的平行金屬板相連接，兩板間距為d，其間固定著一根光滑絕緣直桿，它與水平面的夾角也為，桿上套著一個(gè)帶電小球當(dāng)一根電阻也為R的光滑導(dǎo)體棒ab沿導(dǎo)軌以速度v勻速下滑時(shí)，小球恰好靜止在絕緣直桿上則小球的電性及其比荷分別為()圖Z110A帶正電， B帶正電，C帶負(fù)電， D帶負(fù)電，第卷(非選擇題共60分)二、實(shí)驗(yàn)題(本題共15分)11圖Z111是探究法拉第電磁感應(yīng)定律的實(shí)驗(yàn)裝置，在傳送帶上固定一塊條形磁鐵，讓傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)圖Z111實(shí)驗(yàn)器材：可成倍數(shù)控制速度的同步電動(dòng)機(jī)；同步帶(上表面固定一塊條形磁鐵)；線圈(連接到微電壓傳感器上)；處理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)(已連接傳感器)等實(shí)驗(yàn)方案：用同一個(gè)線圈進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(即匝數(shù)n一定、線圈面積一定)，使同步電動(dòng)機(jī)的速度成倍數(shù)地變化；每次磁鐵穿過(guò)線圈時(shí)，傳感器將采集的數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理(1)使同步電動(dòng)機(jī)的速度成倍數(shù)地變化，目的是成倍數(shù)地改變_A磁通量的變化量B磁鐵穿過(guò)線圈的時(shí)間t(2)若傳送帶以速度v勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，計(jì)算機(jī)上顯示的電壓波形如圖Z112甲所示，則計(jì)算機(jī)上顯示的電壓波形為圖乙時(shí)，傳送帶的速度為_；計(jì)算機(jī)上顯示的電壓波形為丙圖時(shí)，傳送帶的速度為_甲乙丙圖Z112 (3)本實(shí)驗(yàn)直接得到的結(jié)論是：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁鐵穿過(guò)線圈的時(shí)間t_考慮到線圈的匝數(shù)n、線圈面積以及磁鐵的磁性不變，由此得到更一般的結(jié)論是_三、計(jì)算題(本題共4小題，12題10分，13題11分，14題11分，15題13分，共45分解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分)12面積S0.2 m2、匝數(shù)n100匝的圓形線圈，處在如圖Z113所示的勻強(qiáng)磁場(chǎng)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間t變化的規(guī)律是B0.02t (T)電阻R與電容器并聯(lián)后接在線圈兩端，電阻R3 ，電容C30 F，線圈電阻r1 .求：(1)通過(guò)R的電流的大小和方向；(2)電容器所帶的電荷量圖Z11313如圖Z114所示，水平放置的長(zhǎng)直平行金屬導(dǎo)軌PQ、MN相距l(xiāng)0.4 m，導(dǎo)軌左邊接有阻值為R 3 的定值電阻，在導(dǎo)軌上放置一根金屬棒ab，其質(zhì)量為0.01 kg，電阻為0.2 ，導(dǎo)軌電阻不計(jì)整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B 0.5 T的豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，不計(jì)摩擦，當(dāng)金屬棒在外力作用下以v4 m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，求：(1)金屬棒ab中感應(yīng)電流的大小和方向；(2)外力的功率；(3)撤去外力后，金屬棒最終會(huì)停下來(lái)，求此過(guò)程中電阻R上產(chǎn)生的熱量圖Z11414如圖Z115所示，兩條平行的光滑固定金屬軌道MN、PQ與水平面的夾角為，間距為d.空間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于軌道平面向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，P、M間所接電阻的阻值為R.質(zhì)量為m的金屬桿ab水平放置在軌道上，其接入電路的電阻為r.現(xiàn)將ab由靜止釋放，當(dāng)它沿軌道下滑距離x時(shí)，達(dá)到最大速度若軌道足夠長(zhǎng)且電阻不計(jì)，重力加速度為g.求：(1)金屬桿ab運(yùn)動(dòng)的最大速度；(2)金屬桿ab運(yùn)動(dòng)的加速度為gsin 時(shí)，電阻R上的電功率；(3)金屬桿ab從靜止到具有最大速度的過(guò)程中，克服安培力所做的功圖Z11515如圖Z116甲所示，在光滑、絕緣的水平面上，虛線MN的右側(cè)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B2 T、方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，MN的左側(cè)有一個(gè)質(zhì)量m0.1 kg、bc邊的長(zhǎng)度L10.2 m、總電阻R2 的矩形線圈abcd.t0時(shí)，用恒定拉力F拉線圈，使其由靜止開始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)1 s，線圈的bc邊到達(dá)磁場(chǎng)邊界MN，此時(shí)立即將拉力F改為變力，又經(jīng)過(guò)1 s，線圈恰好完全進(jìn)入磁場(chǎng)整個(gè)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，線圈中的感應(yīng)電流I隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示求：(1)線圈bc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的速度v0和線圈在第1 s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離x；(2)線圈ab邊的長(zhǎng)度L2；(3)線圈ad邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)拉力的功率圖Z116參考答案特色專題訓(xùn)練(一)1C解析 當(dāng)線圈平行于磁感線或垂直于磁感線平移時(shí)，線圈中的磁通量為零且無(wú)變化，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生；當(dāng)線圈繞BC邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量沒(méi)有發(fā)生變化，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生；只有當(dāng)線圈繞AB邊轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)線圈的磁通量才會(huì)發(fā)生變化，線圈中才會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生所以，只有選項(xiàng)C正確2AC解析 閉合開關(guān)S時(shí)，由于L是一個(gè)自感系數(shù)較大的線圈，產(chǎn)生反向的自感電動(dòng)勢(shì)阻礙電流的變化，所以開始時(shí)I2很小而I1較大，隨著電流逐漸達(dá)到穩(wěn)定，I2開始逐漸變大，I1逐漸減小故選項(xiàng)A、C正確3D解析 線圈進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈受安培力作用做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能減少同理，線圈離開勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，動(dòng)能也減少，進(jìn)、出時(shí)減少的動(dòng)能都等于克服安培力做的功由于進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線圈的速度大，故感應(yīng)電流大，安培力大，克服安培力做的功也多，減少的動(dòng)能也多線圈離開磁場(chǎng)的過(guò)程中，損失的動(dòng)能少于它未進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)動(dòng)能的一半，因此線圈離開磁場(chǎng)后仍能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)選項(xiàng)D正確4AD解析 根據(jù)EBLvv以及v12v2可知，選項(xiàng)A正確；因?yàn)镮E，所以I1I221，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；線圈中產(chǎn)生的熱量QI2Rttv，所以Q1Q221，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)q可知，選項(xiàng)D正確5AB解析 三角形線框向外勻速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于切割磁感線的有效長(zhǎng)度Lvt，所以線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小EBLvBv2t，故選項(xiàng)A正確；線框離開磁場(chǎng)的過(guò)程中，通過(guò)線框的電荷量QItt，選項(xiàng)B正確；當(dāng)線框恰好剛要完全離開磁場(chǎng)時(shí)，線框切割磁感線的有效長(zhǎng)度最大，為l，則FBIl，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；線框的熱功率為PFvBIvtv，選項(xiàng)D錯(cuò)誤6AC解析 線圈上升過(guò)程中在減速，下降過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)情況比較復(fù)雜，有加速、減速或勻速等，把上升過(guò)程看作反向的加速，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)運(yùn)動(dòng)到同一位置時(shí)，線圈的速度都比下降過(guò)程中相應(yīng)的速度要大，可以得出結(jié)論：上升過(guò)程中克服安培力做功多，選項(xiàng)A正確；上升過(guò)程時(shí)間短，故克服重力做功的平均功率大于下降過(guò)程中重力做功的平均功率，選項(xiàng)C正確7AD解析 開關(guān)S閉合前，導(dǎo)體棒只受重力而加速下滑閉合開關(guān)時(shí)有一定的初速度v0，若此時(shí)F安>mg，則F安mgma.若F安<mg，則mgF安ma，F(xiàn)安不確定，故加速度的大小也不確定，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；無(wú)論閉合開關(guān)時(shí)初速度為多大，導(dǎo)體棒最終所受的安培力和重力都平衡，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；再根據(jù)能量守恒定律可知，選項(xiàng)D正確8B解析 S閉合且電流達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，通過(guò)電流表G1、G2兩條支路的電流均由左向右斷開S，L中產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，由“增反減同”可知，自感電動(dòng)勢(shì)E自的方向一定與原電流方向相同，等效電路如圖所示顯然，斷開S后，在E自的作用下，回路中將形成沿順時(shí)針?lè)较虻碾娏?，這時(shí)流經(jīng)電流表G2的電流方向變?yōu)橛捎蚁蜃笥捎谶@段時(shí)間內(nèi)E自是逐漸減小的，故電流也是逐漸減小的綜上可知，選項(xiàng)B正確9C解析 設(shè)導(dǎo)線框長(zhǎng)為L(zhǎng)1，寬為L(zhǎng)2，第一次拉出的速度為v1，第二次拉出的速度為v2，則v13v2.勻速拉出磁場(chǎng)時(shí)，外力所做的功恰等于克服安培力所做的功，有W1F1L1BI1L2L1，同理W2，故W1>W2；又由于導(dǎo)線框兩次被拉出的過(guò)程中，磁通量的變化量相等，即12，由qIttt得q1q2.故選項(xiàng)C正確10B解析 導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為BLv，所以UBLv，對(duì)小球由平衡條件有mgtan ，聯(lián)立解得，由右手定則可知，通過(guò)導(dǎo)體棒的電流方向?yàn)閎a，故左側(cè)金屬板帶正電，小球帶正電，選項(xiàng)B正確11(1)B(2)2v4v(3)成反比感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁鐵穿過(guò)線圈的磁通量的變化率成正比解析 (1)傳送帶的速度越大，磁鐵穿過(guò)線圈的時(shí)間越短，所以改變電動(dòng)機(jī)的速度就改變了磁鐵穿過(guò)線圈的時(shí)間t；由于線圈面積不變，條形磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，所以磁通量的改變量不變(2)從圖中可以看出，甲的最高電壓是0.5 V，乙的最高電壓是1.0 V，丙的最高電壓是2.0 V，所以，傳送帶的速度應(yīng)該分別是v、2v和4v.(3)本實(shí)驗(yàn)通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的速度，直接改變的是磁鐵穿過(guò)線圈的時(shí)間t，所以直接的結(jié)論是感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟磁鐵穿過(guò)線圈的時(shí)間t成反比由于線圈面積不變，條形磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度不變，即不變，所以可得出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E的大小跟磁鐵穿過(guò)線圈的磁通量的變化率成正比的結(jié)論12(1)0.1 A方向?yàn)閎a(2)9106 C解析 (1)通過(guò)圓形線圈的磁通量變大，由楞次定律和安培定則知，線圈中感應(yīng)電流的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?，所以通過(guò)R的電流方向?yàn)橛蒪到a.由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E1000.20.02 V0.4 V，由閉合電路的歐姆定律可知，通過(guò)R的電流為I A0.1 A.(2)電容器兩端的電壓等于電阻R兩端的電壓，即UCURIR0.13 V0.3 V，電容器所帶的電荷量為QCUC301060.3 C9106 C.13(1)0.25 A方向?yàn)閍b(2)0.2 W(3)0.075 J解析 (1)由右手定則可知，金屬棒中的電流方向?yàn)閍b感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBlv0.50.44 V0.8 V由閉合電路的歐姆定律得I A0.25 A.(2)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)金屬棒受到的安培力 F安BIl 0.50.250.4 N0.05 N，則 F外F安0.05 N，功率 PF外v0.054 W0.2 W.(3)由能量守恒定律可知，金屬棒的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電路中產(chǎn)生的熱量，即QEkmv20.08 J，故電阻R上產(chǎn)生的熱量為QRQ0.075 J.14(1)(2)R(3)mgxsin 解析 (1)當(dāng)桿達(dá)到最大速度時(shí)安培力Fmgsin ，安培力FBId，其中感應(yīng)電流I，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)EBdvm，聯(lián)立解得最大速度vm.(2)當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)的加速度為gsin 時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律，有mgsin BIdmgsin ，電阻R上的電功率PI2R，解得PR.(3)金屬桿從靜止到具有最大速度的過(guò)程中根據(jù)動(dòng)能定理得mgxsin WFmv0，解得WFmgxsin .15(1)0.5 m/s0.25 m(2)1 m(3)0.33 W解析 (1)t11 s時(shí)，線圈的bc邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1BL1v0感應(yīng)電流I1由圖中可讀出I10.1 A聯(lián)立解得v00.5 m/s故線圈在第1 s內(nèi)的位移xt10.25 m.(2)線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流I，由圖乙可知，電流隨時(shí)間均勻增大，故線圈在磁場(chǎng)中做勻加速運(yùn)動(dòng)t22 s時(shí)，感應(yīng)電流I20.3 A解得線圈的速度v21.5 m/s故線圈ab邊的長(zhǎng)度L2(t2t1)1 m.(3)線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的加速度a1 m/s2線圈ad邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，有FBI2L1ma解得拉力F0.22 N故拉力的功率PFv20.33 W.